[發明專利]用于在計算系統上加載程序的方法和系統

有效

• 申請號: 200710087854.8
• 申請日: 2007-03-21
• 公開（公告）號: CN101051302A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 丹尼爾·P.·考爾茲;杰伊·S.·布賴恩特;達美施·J.·帕特爾
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G06F15/177
• 分類號: G06F15/177;G06F9/445
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 陳煒

技術領域

本發明通常涉及計算機系統和開發。更具體地說，本發明涉及用于減少在分布式或高度并行的計算機系統中加載程序以便執行所需的時間的處理過程。

背景技術

超級計算機系統繼續被開發來解決日益復雜的計算問題。已經證明了這些系統對于包括生命科學、財務建模、流體力學、量子化學、分子動力學、天文學、氣象建模和預報、以及地質建模的大量應用來說是特別有用的。超級計算機的開發人員關注大規模并行計算機體系結構，以便提供不斷增加的計算能力來應用到這些應用和其他應用。

依照所謂的深藍(blue?gene)技術，由國際商業機器公司(IBM)開發(并繼續開發)了一系列大規模并行系統。深藍/L系統是可擴展的(scalable)，其可以被配置有最大65，536(2¹⁶)個計算節點。每一個深藍/L節點均包括具有存儲器和2個CPU的單個專用集成電路(ASIC)。深藍體系結構已經極其成功，并且在2005年10月27日，IBM宣布深藍/L系統已經達到了280.6teraflops的運算速度(每秒可完成280.6萬億次浮點運算)，從而使其成為目前世界上最快的計算機。另外，自從2005年6月以來，在世界范圍內的各個地點的深藍/L安裝占世界上最強大的前十臺計算機中的5臺。

IBM目前正在開發深藍/L系統的后繼產品，稱之為深藍/P。期望深藍/P是第一個以穩定的1?petaflops(每秒完成1千萬億次浮點運算)進行操作的計算機系統。與深藍/L系統相似，深藍/P系統是設計具有最大73,728個計算節點的可擴展系統。每一個深藍/P節點均包括具有存儲器和4個CPU的單個專用集成電路(ASIC)。整個深藍/P系統容納在72個機架或機柜中，每個系統具有32個節點板(每個板具有32個節點)。

除了由IBM開發的深藍體系結構外，其他分布式計算機系統可以具有與大規模并行計算機系統類似的整體體系結構。其他分布式系統的例子包括集群系統和基于網格的系統。例如，Beowulf集群是一組計算機系統，每個計算機系統運行類似Unix的操作系統，諸如Linux或BSD操作系統。該集合中的計算機系統經由高速網絡連接到小型的TCP/IP?LAN中，并且安裝有允許在節點間共享處理的庫和程序。

在執行上述許多應用的過程中，超級計算機系統用來解決大量通常涉及為不同數據集執行基本上相同的計算的問題。這類應用的例子包括對分子相互作用進行建模，諸如，對單個蛋白質的折疊進行仿真。對于這些類型的應用而言，在任何給定節點上執行的程序使用相對少量的數據。然后，該程序進行涉及該數據的許多計算。當完成計算時，返回計算的結果。因為上千個節點正在執行相同的計算(對于不同的數據集)，所以在相對短的時間段中，可以處理極其大的數據集。

在給定高度并行的超級計算機、諸如深藍系統或者其他分布式系統中的節點的數量的情況下，要求任何單一節點的極其少量開銷的操作通常總體上轉換成用于該系統的大量時間。例如，由各個計算節點加載程序所需的總時間可能是相當大的。因此，總起來說，簡單地將程序傳送到計算節點，可能會花費相當大量的時間。在分布式系統中，出現了相同的現象，在所述分布式系統中數據集、程序等必須被傳送到作為分布式系統的一部分的處理節點。因此，現有技術中需要有可以減少高度并行或分布式計算機中的程序加載時間的技術。

發明內容

本發明總體上提供了一種用于減少在高度并行或分布式計算機系統中加載程序所需的時間的方法。本發明的一個實施例提供了一種在包括多個處理節點的計算系統上加載程序的方法。該方法總體上包括：如果處理節點可用的話，則識別先前執行該程序的多個處理節點，其中，該程序與提交用于由計算系統執行的計算作業有關。該方法總體上進一步包括：向每一個識別的處理節點傳送用于保留與該程序的先前執行有關的頁表的消息，以及將該計算作業分派到多個處理節點。

本發明的另一個實施例包括包含有程序的計算機可讀介質，當所述程序被執行時，執行用于在包括多個處理節點的計算系統上加載程序的操作。所述操作總體上包括：如果處理節點可用，則識別先前執行該程序的多個處理節點，其中，該程序與提交用于由計算系統執行的計算作業有關。所述操作總體上進一步包括：向每一個識別的處理節點傳送用于保留與該程序的先前執行有關的頁表的消息，以及將該計算作業分派到多個處理節點。